核電Q601模塊管閥安裝和調試維護操作平臺設計

HUAI Hao-ju,LIU Jian-wei

（山東核電設備制造有限公司，山東 海陽 265118）

1 背景介紹

Q601模塊是AP1000核電RCS Stages1/2/3 ADS Module（RCS自動降壓系統1/2/3級管閥模塊），位于反應堆廠房內穩壓器的上方，是一回路系統功能段中管閥的主要承載體，包含電動閥、爆破閥、安全閥等14個核安全1級閥門設備，還包含管徑16″～4″共計51m長管線，主要分布在兩層桁架上方及中間位置，由于空間狹小、高度集成化，造成管線裝配難度極高。

為保證管道裝配接口坐標滿足設計圖紙要求，確保管口對接焊縫質量，采取在Q601模塊豎立狀態下進行管線裝配。Q601模塊車間管線裝配完成狀態及上下層框架高度尺寸如圖1所示。

2 方案設計

2.1 設計思路

根據Q601模塊結構特點和外形尺寸，緊貼模塊上下層框架設置輔助平臺，作業人員先從地面到達輔助平臺，再從平臺進入上下兩層框架上進行管線裝配作業。平臺設計足夠結實可靠，除滿足承載多個作業人員、焊接設備、捆綁固定工具外，更需滿足最重閥門設備、預制管段的重量，閥門設備、預制管段根據管線裝配需要可暫時存放在平臺上。Q601模塊俯視圖如圖2所示，在模塊四周設置長平臺和短平臺。上下平臺之間立柱通過螺栓進行連接固定，下部平臺可單獨使用，當下層框架上的閥門、管段就位后，再將上平臺固定在下平臺之上。上下平臺設置2副鋼梯，作業人員既可直接從地面到達模塊下部框架，又可直達模塊上部框架，實現上下層框架間管線分別施工，提高模塊整體裝配作業效率。

圖1 Q601模塊管線裝配完工和高度尺寸圖

2.2 下部和上部平臺設計

根據以上設計構思，利用Tekla軟件建立平臺三維模型，長、短平臺由工字鋼和角鋼焊接而成，平臺上部鋪設花紋鋼板或跳板。上部平臺坐落在下部平臺上，在上下平臺同時使用時為最大受力工況。上下平臺三維建模模型如圖3所示。

圖2 Q601模塊俯視圖及平臺布置平面圖

圖3 上部、下部平臺設計三維模型

與下部平臺一樣，為避免計算重復，僅對1套長平臺最大受力工況進行計算，若長平臺滿足要求，短平臺可自動滿足。利用SAP2000軟件，對上部操作平臺進行強度、剛度進行分析。

經以上軟件計算和詳細分析可知，在上下平臺同時工作的最大受力工況下，平臺最大變形量為3.8mm，滿足GB 50017-2003《鋼結構設計規范》附錄對變形的要求。由彎矩圖可計算出長平臺最大應力為164.9MPa，低于材料屈服極限235MPa。因此，上下長平臺的設計滿足標準要求。

2.4 鋼梯和護欄組件設計

平臺鋼梯和防護欄主要根據GB 4053.2-2009《固定式鋼梯及平臺安全要求》第3部分：工業防護欄桿及鋼平臺進行設計，鋼梯底部設置與地面錨固支腿，鋼梯下部、中部、上部均與平臺利用螺栓連接，既確保與地面牢固固定，又保證與平臺間保持穩固，還便于拆卸。

根據需要可以在平臺框架側向進行位置變換，鋼梯1.5m以上設置護籠，防止人員跌落。防護欄和平臺鋼梯一樣與平臺框架之間利用螺栓連接，拆裝方便。

3 應用情況

本套輔助操作平臺利用Tekla軟件建立的三維模型如圖4所示，實際制造完成后狀態如圖5所示，平臺設計狀態基本與實際使用狀態吻合。實踐證明，本套平臺設計合理、使用方便、安全可靠，達到了預期目的。

圖4 操作平臺三維模型（未包含鋼梯組件）

圖5 平臺實際使用狀態

4 結 語

Q601模塊管閥安裝和調試維護操作平臺第1層和第2層之間每根立柱主要通過螺栓進行連接固定，栓接節點較少，便于使用完畢更容易解體，為模塊本體騰讓吊運空間，與搭接腳手架的方法相比，僅拆除長短平臺間固定螺栓即可相互分離，更易于拆裝，整體吊離本體高效安全。鋼平臺可重復使用，栓接螺栓解體后，各個部件存放時占用空間較小，轉移運輸方便，依托項目4個機組使用完畢，可保存至后續核電項目Q601模塊管閥安裝時使用，也可擴展到類似模塊管閥安裝調試維護時使用。